Файл: Основные понятия метрологии. Классификация измерений и средств измерений. Принципы и методы измерений.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 209
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
роль стрелки выполняет световой луч, отражённый от зеркала, скреплённого с подвижной частью прибора. Световое ОУ позволяет устранить погрешность от параллакса и повысить чувствительность прибора за счёт увеличения длины указателя и удвоения угла его поворота.
ОУ цифрового прибора позволяет получить показание непосредственно в цифровой форме. При этом погрешности отсчёта, характерные для ОУ со стрелочным показателем, исключаются. Для создания изображений цифр применяются цифровые индикаторы разл. конструкции.
4. Общие понятия о погрешностях измерений, их классификация. Систематические погрешности, методы их уменьшения.
Цель любых измерений – получение результата, то есть оценка истинного значения физической величины. Погрешности появляются из-за несовершенства применяемых методов и средств измерений, непостоянства влияющих на результат измерения физических величин и индивидуальных особенностей экспериментатора. На точность измерений влияют также внешние и внутренние помехи, климатические условия и порог чувствительности измерительного прибора.Результатом прямого однократного измерения является непосредственное показание средства измерения. При этом за погрешность результата измерения принимают погрешность средства измерения. В случае многократных наблюдений результат измерения и его погрешность находят различными методами статистической обработки всех выполненных измерений.
Погрешность измерений – это отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины.
Погрешность средства измерения – разность между показаниями средства измерений и действительным значением измеряемой величины. Погрешность – одна из основных характеристик результата измерения.
Классификация:
1) абсолютная погрешность – отклонение результата x от xи – истинного (или хд – действительного) значения измеряемой величины
2) относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к хи (хд)
Дает возможность сравнивать точность измерений. Часто выражается в %.
3) приведенная погрешность
- потенциальная точность измерений,
,
где
- нормирующее значение (например, конечное значение шкалы)
по закономерности появления:
1) систематические погрешности Δс – составляющие погрешности, остающиеся постоянными или закономерно изменяющиеся при многократных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях.
2) случайные погрешности – составляющие погрешности измерений, изменяющиеся случайным образом по значению и знаку при повторных измерениях одной и той же физической величины в одних и тех же условиях. Неизбежны, неустранимы, всегда имеют место в результате измерения.Их можно уменьшить многократными измерениями.
3) грубые погрешности (промахи) – погрешности, существенно превышающие ожидаемые при данных условиях измерения. При многократных наблюдениях промахи выявляют и исключают из рассмотрения в соответствии с определенными правилами.
Т.о если исключить промахи, абсолютная погрешность измерения представляется как сумма случайной и систематич.погрешности.
1) методические – возникают из-за несовершенства метода измерений, упрощения объекта и модели измерения, из-за взаимного влияния средства измер-ия и объекта измерения; в процессе обработки измерения можно вычислить приблизительно; при переводе аналоговой вел-ны в числовую закладывается погрешность дискретизации.
2)инструментальные погрешности – возникают из-за несовершенства средств измерений, т.е. от их погрешностей (неточная градуировка, смещение нуля и пр.).
3)внешняя погрешность – связана с отклонением влияющих величин от нормальных значений (влияние влажности, температура, электромагнитных полей и пр.). Этот вид погрешности можно отнести к систематическим и дополнительным погрешностям средств измерения.
4)субъективная погрешность – вызвана ошибками оператора при отчете показаний. Устраняется применением цифровых средств измерений или автоматических методов измерения.
1) статические – возникают при измерении установившегося значения измеряемой величины
2) динамические – возникают при динамических измерениях. Причина – несоответствия временных характеристик прибора и скорости изменения измеряемой величины.
1) основная погрешность – имеет место при нормальных условиях эксплуатации, оговоренных в паспорте или технических условиях средств измерения
2) дополнительная погрешность – возникает из-за выхода какой-либо из влияющих величин за пределы нормальной области значений.
Общая погрешность=систематическая+случайная
Систематические погрешности
В основу классификации системных погрешностей положена закономерность их поведения во времени.
Отличительные особенности прогрессирующих (дрейфовых) погрешностей.
Причины:
Основные методы исключения систематических погрешностей:
1) Метод замещения – замена xизмер известной величиной А, получаемой с помощью регулируемой меры, чтобы показание прибора сохранялось неизменным. Погрешность неточного средства измерения устраняется, а абсолютная погр. определяется погрешностью отсчета измеряемой величины по указателю меры (или заменить на цифровой).
2) Метод компенсации погрешности по знаку – используется для устранения постоянной сиситематической погрешности. Выполняются два измерения:
и 
=>
, где хи-измеряемая величины
3) Метод противопоставления – применяется в радиоизмерениях для уменьшения постоянных систематических погрешностей при сравнении измеряемой величины с известной величной, воспроизводимой образцовой мерой.
4) Метод рандомизации – перевод систематических погрешностей в случайные: некоторая величина измеряется рядом однотипных приборов с последующей оценкой результата измерений в виде математического ожидания (средние арифметические значения) выполненного ряда наблюдений; т.е. от прибора к прибору метод погрешностей изменяется случайным образом.
5) Метод введения поправок – поправки определяются экспериментально или путем специальных теоретических исследований и задаются в виде формул, таблиц или графиков (например, этот метод хорош при устранении постоянных инструментальных погрешностей, которые можно выявить при поверке прибора).
6) Метод симметричных наблюдений – для выявления и исключения погрешностей, которые являются линейной функцией соответствующего аргумента (амплитуды, напряжения, времени, температуры и пр.). Используются для исключения погрешности, обусловленной, например, постепенным падением напряжения питания.
7) Графический метод – строится график, через точки проводят плавную линию, которая отражает тенденцию результата, если она есть. Если нет – переменную погрешность считают практически отсутствующей.
При всех измерениях всегда остаются не исключенные остатки систематических погрешностей.
5. Метрологические характеристики средств измерения, их нормирование. Класс точности, интервальная оценка допускаемой погрешности.
Метрологические характеристики средств измерений — это характеристики свойств, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений.
- показывают точность прибора и позволяют оценить возможную погрешность прибора
Техническое средство можно использовать для измерений только в том случае, если оно является средством измерений, т е. имеет нормированные метрологические характеристики.
Основные метрологические характеристики оценивают пригодность средств измерений к измерениям в известном диапазоне с известной точностью и обеспечивают:
1) Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности измерительного прибора (средства измерения).
2) Диапазон показаний — размеченная область шкалы измерительного прибора, ограниченная ее начальным и конечным значениями, т. е. указанными на ней наименьшим и наибольшим возможными значениями измеряемой величины (он может быть шире диапазона измерений).
ОУ цифрового прибора позволяет получить показание непосредственно в цифровой форме. При этом погрешности отсчёта, характерные для ОУ со стрелочным показателем, исключаются. Для создания изображений цифр применяются цифровые индикаторы разл. конструкции.
4. Общие понятия о погрешностях измерений, их классификация. Систематические погрешности, методы их уменьшения.
Цель любых измерений – получение результата, то есть оценка истинного значения физической величины. Погрешности появляются из-за несовершенства применяемых методов и средств измерений, непостоянства влияющих на результат измерения физических величин и индивидуальных особенностей экспериментатора. На точность измерений влияют также внешние и внутренние помехи, климатические условия и порог чувствительности измерительного прибора.Результатом прямого однократного измерения является непосредственное показание средства измерения. При этом за погрешность результата измерения принимают погрешность средства измерения. В случае многократных наблюдений результат измерения и его погрешность находят различными методами статистической обработки всех выполненных измерений.
Погрешность измерений – это отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины.
Погрешность средства измерения – разность между показаниями средства измерений и действительным значением измеряемой величины. Погрешность – одна из основных характеристик результата измерения.
Классификация:
-
по форме количественного выражения:
1) абсолютная погрешность – отклонение результата x от xи – истинного (или хд – действительного) значения измеряемой величины
2) относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к хи (хд)
Дает возможность сравнивать точность измерений. Часто выражается в %.
3) приведенная погрешность
- потенциальная точность измерений, ,где
- нормирующее значение (например, конечное значение шкалы)- 1 2 3 4
по закономерности появления:
1) систематические погрешности Δс – составляющие погрешности, остающиеся постоянными или закономерно изменяющиеся при многократных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях.
2) случайные погрешности – составляющие погрешности измерений, изменяющиеся случайным образом по значению и знаку при повторных измерениях одной и той же физической величины в одних и тех же условиях. Неизбежны, неустранимы, всегда имеют место в результате измерения.Их можно уменьшить многократными измерениями.
3) грубые погрешности (промахи) – погрешности, существенно превышающие ожидаемые при данных условиях измерения. При многократных наблюдениях промахи выявляют и исключают из рассмотрения в соответствии с определенными правилами.
Т.о если исключить промахи, абсолютная погрешность измерения представляется как сумма случайной и систематич.погрешности.
-
по виду источника погрешности:
1) методические – возникают из-за несовершенства метода измерений, упрощения объекта и модели измерения, из-за взаимного влияния средства измер-ия и объекта измерения; в процессе обработки измерения можно вычислить приблизительно; при переводе аналоговой вел-ны в числовую закладывается погрешность дискретизации.
2)инструментальные погрешности – возникают из-за несовершенства средств измерений, т.е. от их погрешностей (неточная градуировка, смещение нуля и пр.).
3)внешняя погрешность – связана с отклонением влияющих величин от нормальных значений (влияние влажности, температура, электромагнитных полей и пр.). Этот вид погрешности можно отнести к систематическим и дополнительным погрешностям средств измерения.
4)субъективная погрешность – вызвана ошибками оператора при отчете показаний. Устраняется применением цифровых средств измерений или автоматических методов измерения.
-
по характеру поведения измеряемой величины в процессе измерений:
1) статические – возникают при измерении установившегося значения измеряемой величины
2) динамические – возникают при динамических измерениях. Причина – несоответствия временных характеристик прибора и скорости изменения измеряемой величины.
-
по условиям эксплуатации средства измерения:
1) основная погрешность – имеет место при нормальных условиях эксплуатации, оговоренных в паспорте или технических условиях средств измерения
2) дополнительная погрешность – возникает из-за выхода какой-либо из влияющих величин за пределы нормальной области значений.
Общая погрешность=систематическая+случайная
Систематические погрешности
В основу классификации системных погрешностей положена закономерность их поведения во времени.
Отличительные особенности прогрессирующих (дрейфовых) погрешностей.
-
их можно скорректировать поправками только в данный момент времени, далее они непредсказуемо меняются; -
изменение дрейфовых погрешностей во времени – нестационарный случайный процесс, который может быть описан весьма приблизительно в рамках теории стационарных случайных процессов.
Причины:
-
изменение температуры -
регулярные внешние помехи -
шкала градуировки -
старение прибора -
разрядка батареек
Основные методы исключения систематических погрешностей:
1) Метод замещения – замена xизмер известной величиной А, получаемой с помощью регулируемой меры, чтобы показание прибора сохранялось неизменным. Погрешность неточного средства измерения устраняется, а абсолютная погр. определяется погрешностью отсчета измеряемой величины по указателю меры (или заменить на цифровой).
2) Метод компенсации погрешности по знаку – используется для устранения постоянной сиситематической погрешности. Выполняются два измерения:
и => , где хи-измеряемая величины3) Метод противопоставления – применяется в радиоизмерениях для уменьшения постоянных систематических погрешностей при сравнении измеряемой величины с известной величной, воспроизводимой образцовой мерой.
4) Метод рандомизации – перевод систематических погрешностей в случайные: некоторая величина измеряется рядом однотипных приборов с последующей оценкой результата измерений в виде математического ожидания (средние арифметические значения) выполненного ряда наблюдений; т.е. от прибора к прибору метод погрешностей изменяется случайным образом.
5) Метод введения поправок – поправки определяются экспериментально или путем специальных теоретических исследований и задаются в виде формул, таблиц или графиков (например, этот метод хорош при устранении постоянных инструментальных погрешностей, которые можно выявить при поверке прибора).
6) Метод симметричных наблюдений – для выявления и исключения погрешностей, которые являются линейной функцией соответствующего аргумента (амплитуды, напряжения, времени, температуры и пр.). Используются для исключения погрешности, обусловленной, например, постепенным падением напряжения питания.
7) Графический метод – строится график, через точки проводят плавную линию, которая отражает тенденцию результата, если она есть. Если нет – переменную погрешность считают практически отсутствующей.
При всех измерениях всегда остаются не исключенные остатки систематических погрешностей.
5. Метрологические характеристики средств измерения, их нормирование. Класс точности, интервальная оценка допускаемой погрешности.
Метрологические характеристики средств измерений — это характеристики свойств, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений.
- показывают точность прибора и позволяют оценить возможную погрешность прибора
Техническое средство можно использовать для измерений только в том случае, если оно является средством измерений, т е. имеет нормированные метрологические характеристики.
Основные метрологические характеристики оценивают пригодность средств измерений к измерениям в известном диапазоне с известной точностью и обеспечивают:
-
сравнение средств измерений между собой и достижение их взаимозаменяемости; -
возможность установления точности измерений; -
выбор нужных средств измерений по точности и другим характеристикам; -
определение погрешностей измерительных систем и установок; -
оценку технического состояния средств измерений при их поверке.
1) Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности измерительного прибора (средства измерения).
2) Диапазон показаний — размеченная область шкалы измерительного прибора, ограниченная ее начальным и конечным значениями, т. е. указанными на ней наименьшим и наибольшим возможными значениями измеряемой величины (он может быть шире диапазона измерений).